Kestävyysurheilun kulmakivi: energia-aineenvaihdunta

Proteiineja ei kannata tuhlata energiaksi. Hiilihydraateista ja rasvasta saadaan energiaa ATP:n kautta. ATP eli adenosiinitrifosfaatti on solujen mitokondrioihin varastoitua “polttoainetta”, josta vapautuu tarpeen mukaan energiaa. ATP:n muodostuminen ja hajoaminen on jatkuva ja nopea prosessi; esimerkiksi täysillä juoksevan ihmisen ATP-varastot riittäisivät vain muutaman sekunnin ajaksi. Mitä täydempiä ATP-varastot ovat, sitä paremmin solut, hermosto ja koko keho pystyvät suoriutumaan tehtävistään.

Ihminen tarvitsee energiaa perusaineenvaihduntaan, syömisen aiheuttamaan energian kulutukseen ja liikunnan ylläpitoon.

Perusaineenvaihdunnalla tarkoitetaan energiamäärää, joka tarvitaan peruselintoimintojen kuten hengityksen ja verenkierron ylläpitoon. Se muodostaa normaalioloissa suurimman osan kokonaisenergiantarpeesta. Perusaineenvaihduntaan vaikuttavat mm. rasvattoman kudoksen määrä, ikä, sukupuoli, lämpötila, uni- ja valvetila, perintötekijät, hormonit, lääkkeet sekä ravitsemustila.

Syömisen aiheuttama energiankulutus selittää noin 10% vuorokauden energiankulutuksesta. Proteiinien energiasisällöstä 20-30% kuluu muuhun kuin energiaksi, hiilihydraateista luku on 5-10% ja rasvasta vain 3%. Niinpä proteiinit ovat epätaloudellista polttoainetta. Osa syömisen aiheuttamasta energian kulutuksen lisäyksestä johtuu ravintoaineiden hajottamiseen, imeytymiseen, kuljetukseen ja varastointiin kuluvasta energiasta.

Elimistössä ravintoaineiden sisältämä energia vapautuu sekä lämpönä että varastoituu korkeaenergisen fosfaattisidoksen sisältäviin yhdisteisiin kemiallisena energiana. Korkeaenergisistä yhdisteistä tärkein on ATP eli adenosiinitrifosfaatti. ATP:tä on elimistössä vähän ja sen vaihduntanopeus on suuri. Koko ATP-määrä uusiutuu alle minuutissa. ATP ei siis voi toimia energiavarastona, vaan energia on varastoituneena pääasiassa rasvakudoksen triglyserideihin sekä lihaksen ja maksan glykogeeniin. Lihas- ja hermokudoksessa energiaa on varastoituneena lisäksi kreatiinifosfaattiin, josta energia voidaan nopeasti siirtää käyttöön erityisesti liikunnan alussa ja anaerobisissa olosuhteissa.

Lihastyössä hiilihydraatteihin, rasvaan ja proteiiniin sidottu kemiallinen energia siirtyy mekaaniseksi energiaksi ATP:n kautta. Rasvan palaminen vaatii aina happea: yhden moolin rasvahappojen palamisesta saadaan 138 ATP molekyyliä. Hiilihydraatit voidaan pilkkoa sekä aerobisesti (hapen läsnä ollessa) että anaerobisesti (ilman happea). Yhdestä moolista glukoosia saadaan hapen avulla 38 moolia ATP ja ilman happea vain 3 moolia.

Energia-aineenvaihdunta liikunnan aikana

Energiavarastojen riittävyys määrää liikunnan tehon.

Kovatehoinen liikunta

Liikunnan aikana ATP:tä valmistetaan hiilihydraateista, rasvasta ja proteiinista. Kun liikunnan teho on n. 65% maksimaalisesta hapenottokyvystä, muodostavat rasvat n. 50% energiantuotannosta, veren glukoosi 10% ja lihasglykogeeni n. 40%. Liikunnan tehon noustessa 85%:iin rasvat muodostavat enää n. 20% energiantuotannosta ja hiilihydraatit ovat entistä tärkeämmässä asemassa. Harjoituksen loppupuolella, kun lihasten ja maksan glukogeenivarastosta ehtyvät, veren glukoosista muodostuu tärkein energian lähde. Veren sokeri ei riitä pitkälle, joten energianlähteeksi tarvitaan ravinnon ja nesteen mukana saatavia hiilihydraatteja. Suorituksen aikainen hiilihydraattien nauttiminen lisää hiilihydraatin käyttöä energiaksi ja vähentää rasvan käyttöä. Jos suorituksen aikaisesta nesteestä ja ravinnosta saadaan riittävästi hiilihydraatteja kattamaan lisääntynyt tarve, suorituskyky paranee. Jos hiilihydraattia saadaan liian vähän, tai hiilihydraatteja nautitaan suorituksen alkupuolella, mutta nauttiminen lopetetaan myöhäisemmässä vaiheessa kokonaan, nopeutuu lihasglykogeenin käyttö ja varastot loppuvat nopeammin kuin jos hiilihydraatteja ei olisi nautittu lainkaan. Siksi on tärkeää, että hiilihydraatteja nautitaan riittävän paljon ja riittävän tiheästi suorituksen aikana.

Matalatehoinen liikunta

Matalatehoisessa liikunnassa rasvat muodostavat suuren osan energiantuotannosta. Liikunnan tehon ollessa 25% maksimaalisesta hapenottokyvystä rasvat muodostavat n. 85% energiantuotannosta ja glukoosi vain 10-15%. Rasvaa on elimistössä tarjolla runsaasti, joten sen loppuminen ei ole suoritusta rajoittava tekijä. ATP:n valmistaminen rasvasta on kuitenkin hidasta ja tehotonta. Mikäli hiilihydraatteja ei ole tarjolla ja lihakset joutuvat käyttämään ainoastaan rasvoja energiakseen, on korkein teho, jota voidaan ylläpitää n. 60% maksimista.

Proteiinin käyttö energiaksi liikunnan aikana

Kestävyyssuorituksen aikana proteiini muodostaa n. 5-10% energian tarpeesta. Lihasproteiinia hajoaa ja aminohapot kulkeutuvat maksaan, jossa niistä muodostetaan glukoosia (glukoneogeneesi). Glukoosi kulkeutuu verenkierron mukana lihaksiin energiaksi. Haaraketjuisia aminohappoja voidaan käyttää myös suoraan lihassolujen ATP:n valmistukseen. Glykogeenivarastojen hupeneminen lisää proteiinin käyttöä energiaksi, mikä kuluttaa ja tuhoaa lihaskudosta.

Hiilihydraatit liikunnan aikana

Hiilihydraatit ovat urheilijan tärkein energianlähde. Syömisen jälkeen hiilihydraatit pilkotaan glukoosiksi. Glukoosi, jota ei tarvita välittömästi energiaksi, varastoidaan lihakseen ja maksaan glykogeeniksi. Glykogeenivarastojen täyttyessä ylimäärä varastoituu rasvana. Glykogeeni on käytettävissä energiaksi heti, eli sitä käytetään lyhyissä, tehoa vaativissa liikuntasuorituksissa. Glykogeeni antaa energiaa ensimmäisten minuuttien aikana kaikissa suorituksissa. Pidempikestoisessa liikunnassa rasvan merkitys energianlähteenä kasvaa, mutta glykogeenia tarvitaan silloinkin, jotta rasva pystytään pilkkomaan lihasten energianlähteeksi.

Riittävä hiilihydraatinsaanti estää proteiinin käytön energiaksi. Jos hiilihydraatteja ei ole tarpeeksi, pilkotaan proteiinia, jotta siitä muodostuu glukoosia energiaksi. Koska proteiinien tärkein tehtävä on toimia kudosten rakennusaineena, voi liian vähäinen hiilihydraattien saanti estää lihaskudoksen rakentamisen. Hiilihydraatit ovat myös aivojen tärkein energianlähde, jolloin niiden riittävä saanti on tärkeää myös tarkkuutta vaativissa lajeissa.

(Lähde: Suomen Olympiakomitea)